(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の第１ニードルと、
この第１ニードルの内周側に収容され、前記第１ニードルと同軸方向に移動する第２ニードルと、
前記第１ニードルおよび前記第２ニードルを軸方向に移動自在に収容するとともに、前記第１ニードルの先端部により開閉される第１噴孔、およびこの第１噴孔よりも内周側に設けられ、前記第２ニードルの先端部により開閉される第２噴孔が設けられたボディとを備えたインジェクタにおいて、
前記第１ニードルが開方向に付勢されるように、前記第１ニードルの先端側へ燃料を導く第１燃料流路と、
前記第２ニードルが開方向に付勢されるように、前記第２ニードルの先端側へ燃料を導く第２燃料流路と、
前記第１ニードルを閉方向に付勢する燃料が流出入する第１背圧室と、
この第１背圧室とは別に形成され、前記第２ニードルを閉方向に付勢する燃料が流出入する第２背圧室とが形成され、
前記第１燃料流路と前記第２燃料流路とが常に連通し、
前記第１背圧室の燃料の圧力を増減する第１背圧操作機構と、
前記第２背圧室の燃料の圧力を増減する第２背圧操作機構とを備え、
前記第１背圧操作機構と前記第２背圧操作機構とは、軸方向に直列に配置されていることを特徴とするインジェクタ。
【請求項２】
筒状の第１ニードルと、
この第１ニードルの内周側に収容され、前記第１ニードルと同軸方向に移動する第２ニードルと、
前記第１ニードルおよび前記第２ニードルを軸方向に移動自在に収容するとともに、前記第１ニードルの先端部により開閉される第１噴孔、およびこの第１噴孔よりも内周側に設けられ、前記第２ニードルの先端部により開閉される第２噴孔が設けられたボディとを備えたインジェクタにおいて、
前記第１ニードルが開方向に付勢されるように、前記第１ニードルの先端側へ燃料を導く第１燃料流路と、
前記第２ニードルが開方向に付勢されるように、前記第２ニードルの先端側へ燃料を導く第２燃料流路と、
前記第１ニードルを閉方向に付勢する燃料が流出入する第１背圧室と、
この第１背圧室とは別に形成され、前記第２ニードルを閉方向に付勢する燃料が流出入する第２背圧室とが形成され、
前記第１燃料流路と前記第２燃料流路とが常に連通し、
前記第１背圧室の燃料の圧力を増減する第１背圧操作機構と、
前記第２背圧室の燃料の圧力を増減する第２背圧操作機構とを備え、
前記第１背圧操作機構と前記第２背圧操作機構とは、軸方向に並列に配置されていることを特徴とするインジェクタ。
【請求項３】
筒状の第１ニードルと、
この第１ニードルの内周側に収容され、前記第１ニードルと同軸方向に移動する第２ニードルと、
前記第１ニードルおよび前記第２ニードルを軸方向に移動自在に収容するとともに、前記第１ニードルの先端部により開閉される第１噴孔、およびこの第１噴孔よりも内周側に設けられ、前記第２ニードルの先端部により開閉される第２噴孔が設けられたボディとを備えたインジェクタにおいて、
前記第１ニードルが開方向に付勢されるように、前記第１ニードルの先端側へ燃料を導く第１燃料流路と、
前記第２ニードルが開方向に付勢されるように、前記第２ニードルの先端側へ燃料を導く第２燃料流路と、
前記第１ニードルを閉方向に付勢する燃料が流出入する第１背圧室と、
この第１背圧室とは別に形成され、前記第２ニードルを閉方向に付勢する燃料が流出入する第２背圧室とが形成され、
前記第１燃料流路と前記第２燃料流路とが常に連通し、
前記第１背圧室の流出口を開閉する第１弁体、および通電を受けて前記第１背圧室の流出口を開放する方向に前記第１弁体を変位させる第１ソレノイドコイルを有し、前記第１背圧室の燃料の圧力を増減する第１背圧操作機構と、
前記第２背圧室の流出口を開閉する第２弁体、および通電を受けて前記第２背圧室の流出口を開放する方向に前記第２弁体を変位させる第２ソレノイドコイルを有し、前記第２背圧室の燃料の圧力を増減する第２背圧操作機構とを備え、
前記第１弁体および前記第２弁体のいずれか一方の弁体が筒状に設けられ、他方の弁体が前記一方の弁体の内周に摺動自在に配置されていることを特徴とするインジェクタ。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３の内のいずれか１つに記載のインジェクタにおいて、
前記第１燃料流路と前記第２燃料流路とは、前記第１ニードルの内周面と前記第２ニードルの外周面とで形成されるニードル間流路、および前記第１ニードルの外周側と前記第１ニードルの内周側とを連通するように設けられた第１ニードル貫通流路により、常に連通していることを特徴とするインジェクタ。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３の内のいずれか１つに記載のインジェクタを備えた燃料噴射装置において、
前記第１噴孔のみから燃料が噴射される期間が、所定時間よりも長くなったときに、前記第２背圧操作機構に指令して前記第２ニードルを開方向にリフトさせる制御手段を備えることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項６】
請求項２に記載のインジェクタにおいて、
前記第１背圧操作機構は、前記第１背圧室の流出口を開閉する第１弁体、および通電を受けて前記第１背圧室の流出口を開放する方向に前記第１弁体を変位させる第１ソレノイドコイルを有し、
前記第２背圧操作機構は、前記第２背圧室の流出口を開閉する第２弁体、および通電を受けて前記第２背圧室の流出口を開放する方向に前記第２弁体を変位させる第２ソレノイドコイルを有し、
前記第１ソレノイドコイルおよび前記第２ソレノイドコイルは、軸方向の断面形状が楕円環状であることを特徴とするインジェクタ。
【請求項７】
請求項３に記載のインジェクタにおいて、
前記第１ソレノイドコイルおよび前記第２ソレノイドコイルの内で、前記一方の弁体を変位させる一方のソレノイドコイルが、前記他方の弁体を変位させる他方のソレノイドコイルよりも先端側に配置されていることを特徴とするインジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に、エンジンの気筒毎に搭載され、気筒内に燃料を噴射するインジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
〔従来の技術〕
従来より、低回転域での噴霧微粒化や、高回転域での高噴射率化を促進するため、開放される噴孔数を噴射量に応じて変更することができる可変噴孔式の燃料噴射ノズルを備えるインジェクタが公知である。
【０００３】
従来の可変噴孔式の燃料噴射ノズルは、例えば、筒状の第１ニードルと、第１ニードルの内周側に収容され、第１ニードルと同軸方向に移動する第２ニードルと、第１、第２ニードルを軸方向に移動自在に収容するとともに、第１ニードルの先端部により開閉される第１噴孔、および第１噴孔よりも内周側に設けられ、第２ニードルの先端部により開閉される第２噴孔とが設けられたボディとを備える。
【０００４】
さらに、第１、第２ニードルの後端側には、第１、第２ニードルを閉方向に付勢する高圧の燃料が流出入する背圧室が形成されている（以下、背圧室の燃料が第１、第２ニードルに対し、閉方向に及ぼす圧力を背圧と呼ぶ）。また、第１ニードルの先端側にも、高圧の燃料が導かれ、第１ニードルを開方向に付勢している。
【０００５】
ここで、第１ニードルについて、開方向とは第１噴孔を開放する方向であり、閉方向とは第１噴孔を閉鎖する方向である。また、第２ニードルについて、開方向とは第２噴孔を開放する方向であり、閉方向とは第２噴孔を閉鎖する方向である。
【０００６】
そして、背圧室から燃料が流出して背圧が低下すると、第１ニードルの先端側の燃料による付勢力が、背圧等の閉方向に作用する付勢力よりも強くなるので、第１ニードルが開方向にリフトし、第１噴孔が開放される。また、第１ニードルがリフトした結果、第２ニードルの先端側にも燃料が導かれ、第２ニードルの先端側に導かれた燃料により第２ニードルが開方向に付勢されるようになる。そして、さらに背圧が低下すると、第２ニードルも開方向にリフトし、第２噴孔が開放される。
【０００７】
以上の構成により、従来の可変噴孔式の燃料噴射ノズルは、噴射量が少ないときに第１噴孔のみを開放して噴霧微粒化を実現するとともに、噴射量が多いときに第１、第２噴孔の両方を開放して高噴射率化を実現している（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
〔従来技術の不具合〕
しかし、従来の可変噴孔式の燃料噴射ノズルによれば、第１ニードルがリフトし第２ニードルの先端側にも燃料が導かれないと、第２噴孔が開放されない。このため、例えば、アイドル運転のように、噴射量が少ない運転状態が続き第１噴孔のみから燃料が噴射される状態が続くと、第２噴孔の内壁や外部開口周縁にデポジットが堆積する。
【特許文献１】国際公開第０３／０６９１５１号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、可変噴孔式の燃料噴射ノズルを備えるインジェクタにおいて、通常の噴射制御によれば噴射量が少ないと開放されない第２噴孔の内壁や外部開口周縁に、デポジットが堆積するのを防止したり、堆積したデポジットを除去したりすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
〔請求項１の手段〕
請求項１に記載のインジェクタは、筒状の第１ニードルと、第１ニードルの内周側に収容され、第１ニードルと同軸方向に移動する第２ニードルと、第１ニードルおよび第２ニードルを軸方向に移動自在に収容するとともに、第１ニードルの先端部により開閉される第１噴孔、および第１噴孔よりも内周側に設けられ、第２ニードルの先端部により開閉される第２噴孔が設けられたボディとを備える。そして、この燃料噴射ノズルでは、第１ニードルが開方向に付勢されるように、第１ニードルの先端側へ燃料を導く第１燃料流路と、第２ニードルが開方向に付勢されるように、第２ニードルの先端側へ燃料を導く第２燃料流路とが形成され、第１燃料流路と第２燃料流路とが常に連通している。
【００１１】
これにより、第１ニードルがリフトしなくても、常に、第２ニードルの先端側に、第１ニードルの先端側に導かれる燃料と略同一の圧力の燃料が導かれる。このため、第１ニードルに対するのと同様に、第２ニードルに対しても常に開方向に付勢力を及ぼすことができるので、要求される噴射量が少ないときでも、第２ニードルをリフトさせて第２噴孔から燃料を噴射することができる。この結果、第２噴孔の内壁や外部開口周縁に、デポジットが堆積するのを防止したり、堆積したデポジットを除去したりすることができる。
【００１２】
なお、「第１燃料流路と第２燃料流路とが常に連通している」における「常に」とは、第１噴孔のみが開放されていたり、第２噴孔のみが開放されている場合以外に、第１、第２噴孔が両方とも開放されている場合や、第１、第２噴孔が両方とも閉鎖されている場合にも、第１燃料流路と第２燃料流路とが連通している、つまり、第１、第２ニードルによる第１、第２噴孔の開閉状態に係わらず第１燃料流路と第２燃料流路とが連通している、ということを意味する。
【００１３】
請求項１に記載のインジェクタによれば、第１ニードルを閉方向に付勢する燃料が流出入する第１背圧室と、第１背圧室とは別に形成され、第２ニードルを閉方向に付勢する燃料が流出入する第２背圧室とが形成されている。
これにより、第２背圧室の燃料の圧力（第２背圧）を操作することで、第２ニードルを単独でリフトさせることが可能になる。このため、要求される噴射量が少ないときでも、第２背圧を操作することで第２噴孔から燃料を噴射することができる。
【００１４】
そして、請求項１に記載のインジェクタは、第１背圧室の燃料の圧力（第１背圧）を増減する第１背圧操作機構と、第２背圧を増減する第２背圧操作機構とを備える。そして、第１背圧操作機構と第２背圧操作機構とは、軸方向に直列に配置されている。
これにより、従来型のアクチュエータを、大幅に改造することなく第１、第２背圧操作機構として、２個、軸方向に直列配置することにより、インジェクタを構成できる。つまり、本願発明のインジェクタを、従来型のアクチュエータを大幅に改良することなく容易に組み立てることができる。
【００１５】
〔請求項２の手段〕
請求項２に記載のインジェクタは、第１背圧を増減する第１背圧操作機構と、第２背圧を増減する第２背圧操作機構とを備える。そして、第１背圧操作機構と第２背圧操作機構とは、軸方向に並列に配置されている。
これにより、軸方向の寸法が従来のインジェクタと略同一となるように、本願発明のインジェクタを組み立てることができる。
【００１６】
〔請求項３の手段〕
請求項３に記載のインジェクタは、第１背圧室の流出口を開閉する第１弁体、および通電を受けて第１背圧室の流出口を開放する方向に第１弁体を変位させる第１ソレノイドコイルを有し、第１背圧を増減する第１背圧操作機構と、第２背圧室の流出口を開閉する第２弁体、および通電を受けて第２背圧室の流出口を開放する方向に第２弁体を変位させる第２ソレノイドコイルを有し、第２背圧を増減する第２背圧操作機構とを備える。そして、第１弁体および第２弁体のいずれか一方の弁体が筒状に設けられ、他方の弁体が一方の弁体の内周に摺動自在に配置されている。
これにより、軸方向の寸法が従来のインジェクタと略同一となるように、本願発明のインジェクタを組み立てることができる。また、第１、第２弁体は、互いに摺動自在に組み込まれるため同軸度が安定する。
【００１７】
〔請求項４の手段〕
請求項４に記載のインジェクタによれば、第１燃料流路と第２燃料流路とは、第１ニードルの内周面と第２ニードルの外周面とで形成されるニードル間流路、および第１ニードルの外周側と第１ニードルの内周側とを連通するように設けられた第１ニードル貫通流路により、常に連通している。
これにより、第１燃料流路と第２燃料流路とを簡便に連通させることができる。
【００１８】
〔請求項５の手段〕
請求項５に記載の燃料噴射装置は、請求項１〜請求項３の内のいずれか１つに記載のインジェクタと、第１噴孔のみから燃料が噴射される期間が、所定時間よりも長くなったときに、第２背圧操作機構に指令して第２ニードルを開方向にリフトさせる制御手段とを備える。
これにより、第２噴孔の内壁や外部開口周縁にデポジットが堆積したか否かの判断を簡便に行って、デポジットの堆積を防止したり、堆積したデポジットを除去したりすることができる。
【００１９】
〔請求項６の手段〕
請求項６に記載のインジェクタによれば、第１背圧操作機構は、第１背圧室の流出口を開閉する第１弁体、および通電を受けて第１背圧室の流出口を開放する方向に第１弁体を変位させる第１ソレノイドコイルを有し、第２背圧操作機構は、第２背圧室の流出口を開閉する第２弁体、および通電を受けて第２背圧室の流出口を開放する方向に第２弁体を変位させる第２ソレノイドコイルを有する。そして、第１ソレノイドコイルおよび第２ソレノイドコイルは、軸方向の断面形状が楕円環状である。
この手段によれば、アクチュエータとして電磁アクチュエータが採用されている。そして、第１、第２ソレノイドコイルの軸方向の断面形状を楕円環状に設けることにより、第１、第２ソレノイドコイルを形成する導線を長くすることができるので、第１、第２弁体に作用する磁気吸引力を強化できる。
【００２０】
〔請求項７の手段〕
請求項７に記載のインジェクタによれば、第１ソレノイドコイルおよび第２ソレノイドコイルの内で、一方の弁体を変位させる一方のソレノイドコイルが、他方の弁体を変位させる他方のソレノイドコイルよりも先端側に配置されている。
これにより、第１、第２弁体を、確実に個別に駆動することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
最良の形態１のインジェクタは、筒状の第１ニードルと、第１ニードルの内周側に収容され、第１ニードルと同軸方向に移動する第２ニードルと、第１ニードルおよび第２ニードルを軸方向に移動自在に収容するとともに、第１ニードルの先端部により開閉される第１噴孔、および第１噴孔よりも内周側に設けられ、第２ニードルの先端部により開閉される第２噴孔が設けられたボディとを備える。そして、このインジェクタでは、第１ニードルが開方向に付勢されるように、第１ニードルの先端側へ燃料を導く第１燃料流路と、第２ニードルが開方向に付勢されるように、第２ニードルの先端側へ燃料を導く第２燃料流路と、第１ニードルを閉方向に付勢する燃料が流出入する第１背圧室と、第１背圧室とは別に形成され、第２ニードルを閉方向に付勢する燃料が流出入する第２背圧室とが形成され、第１燃料流路と第２燃料流路とが常に連通している。
【００２２】
また、このインジェクタは、第１背圧を増減する第１背圧操作機構と、第２背圧を増減する第２背圧操作機構とを備える。そして、第１背圧操作機構と第２背圧操作機構とは、軸方向に直列に配置されている。
【００２３】
最良の形態２のインジェクタは、第１背圧を増減する第１背圧操作機構と、第２背圧を増減する第２背圧操作機構とを備える。そして、第１背圧操作機構と第２背圧操作機構とは、軸方向に並列に配置されている。
【００２４】
また、このインジェクタによれば、第１背圧操作機構は、第１背圧室の流出口を開閉する第１弁体、および通電を受けて第１背圧室の流出口を開放する方向に第１弁体を変位させる第１ソレノイドコイルを有し、第２背圧操作機構は、第２背圧室の流出口を開閉する第２弁体、および通電を受けて第２背圧室の流出口を開放する方向に第２弁体を変位させる第２ソレノイドコイルを有する。そして、第１ソレノイドコイルおよび第２ソレノイドコイルは、軸方向の断面形状が楕円環状である。
【００２５】
最良の形態３のインジェクタは、第１背圧室の流出口を開閉する第１弁体、および通電を受けて第１背圧室の流出口を開放する方向に第１弁体を変位させる第１ソレノイドコイルを有し、第１背圧を増減する第１背圧操作機構と、第２背圧室の流出口を開閉する第２弁体、および通電を受けて第２背圧室の流出口を開放する方向に第２弁体を変位させる第２ソレノイドコイルを有し、第２背圧を増減する第２背圧操作機構とを備える。そして、第１弁体および第２弁体のいずれか一方の弁体が筒状に設けられ、他方の弁体が一方の弁体の内周に摺動自在に配置されている。
【００２６】
また、このインジェクタによれば、第１ソレノイドコイルおよび第２ソレノイドコイルの内で、一方の弁体を変位させる一方のソレノイドコイルが、他方の弁体を変位させる他方のソレノイドコイルよりも先端側に配置されている。
【実施例】
【００２７】
〔参考例１の構成〕
参考例１の燃料噴射ノズル１（以下、ノズル１とする）、およびノズル１を備える燃料噴射装置２の構成を、図１を用いて説明する。
【００２８】
ノズル１は、例えば、エンジン（図示せず）の気筒毎に搭載され、燃料を高圧状態で蓄圧するコモンレール（図示せず）から燃料の分配を受けて気筒内に噴射するものである。また、燃料噴射装置２は、ノズル１と、後記する第１、第２背圧を増減する第１、第２背圧操作機構３、４と、第１、第２背圧操作機構３、４に指令を与える電子制御装置（ＥＣＵ）５とを備える。なお、ノズル１は、第１、第２背圧操作機構３、４とともに、エンジンに燃料を噴射供給するインジェクタ６を構成し、インジェクタ６の先端部分をなす。
【００２９】
ノズル１は、図１に示すように、筒状の第１ニードル９と、第１ニードル９の内周側に軸方向に摺動自在に収容され、第１ニードル９と同軸方向に移動する第２ニードル１０と、内部に燃料が導かれ、第１、第２ニードル９、１０を軸方向に移動自在に収容するボディ１１と、第１ニードル９を閉方向に付勢する第１スプリング１２と、第２ニードル１０を閉方向に付勢する第２スプリング１３とを備える。
【００３０】
第１ニードル９は、ボディ１１に摺動自在に支持されている。また、第１ニードル９の外周面の一部は、ボディ１１の内周面の一部とともに、コモンレールからボディ１１の内部に導かれた燃料を第１噴孔１４まで導く第１燃料流路１６を形成する。
【００３１】
また、第１ニードル９は、先端部に第１噴孔１４を開閉する第１シート部１９を有する。ここで、第１噴孔１４とは、ボディ１１の先端部の内側に設けられたシート面２０に開口して、第１燃料流路１６と気筒内とを連通するものである。
【００３２】
また、第１ニードル９の先端側であって第１シート部１９よりも外周側の領域には、第１燃料流路１６から燃料が導かれ、この燃料により第１ニードル９は常に開方向に付勢されている。つまり、第１燃料流路１６は、第１ニードル９が常に開方向に付勢されるように、第１ニードル９の先端側へ燃料を導く。
【００３３】
そして、後記する第１背圧室２１の燃料の圧力（第１背圧）が低下して第１ニードル９を閉方向に付勢する付勢力が低減すると、開方向への付勢力の方が強くなり第１ニードル９がリフトする。この結果、第１シート部１９がシート面２０から離座して第１噴孔１４が開放され、第１噴孔１４を通じて気筒内に燃料が噴射される。
なお、以下の説明では、ノズル１内において、第１シート部１９よりも燃料の流れ方向の上流側の燃料流路を第１燃料流路１６とする。
【００３４】
また、第１ニードル９の後端側には、第１ニードル９を閉方向に付勢する燃料が流出入する第１背圧室２１が形成されている。第１背圧室２１は、先端側を第１、第２ニードル９、１０に封鎖され、後端側を第２ニードル１０に封鎖され、第１ニードル９の後端面、第２ニードル１０の外周面、およびボディ１１の内壁面で形成されている。
【００３５】
また、第１背圧室２１は、入口絞り２２を介して第１燃料流路１６から燃料が流入し、出口絞り２３を介して燃料が流出するように形成される。これにより、出口絞り２３から燃料が流出すると、第１背圧が低減するので、第１ニードル９を閉方向に付勢する付勢力が低減する。この結果、上記のように第１ニードル９がリフトし、第１噴孔１４を通じて気筒内に燃料が噴射される。
【００３６】
また、出口絞り２３からの燃料の流出が止まると、入口絞り２２からの燃料の流入により第１背圧が増大するので、第１ニードル９を閉方向に付勢する付勢力が増大する。この結果、第１ニードル９が下降し、第１シート部１９がシート面２０に着座して第１噴孔１４が閉鎖される。これにより、第１噴孔１４を通じての燃料噴射が停止される。
【００３７】
第２ニードル１０は、第１ニードル９の内周側に摺接して収容されるとともに、先端部および後端部が、各々、第１ニードル９の先端側および後端側に突出している。
【００３８】
第２ニードル１０の先端部には、第２噴孔２６を開閉する第２シート部２７が設けられている。ここで、第２噴孔２６とは、第１噴孔１４と同様にシート面２０に開口して第２燃料流路２８と気筒内とを連通するものであり、第１噴孔１４よりも内周側に設けられている。また、第２燃料流路２８とは、ノズル１内において、第１シート部１９よりも燃料の流れ方向の下流側、かつ第２シート部２７よりも上流側の燃料流路である。
【００３９】
第２燃料流路２８は、第１、第２ニードル９、１０の先端側であって、第１シート部１９よりも内周側かつ第２シート部２７よりも外周側の領域である。そして、第２燃料流路２８は、第１ニードル９がリフトすると、第１燃料流路１６と連通して第１燃料流路１６から燃料が導かれ、この燃料により第２ニードル１０は開方向に付勢されるようになる。つまり、第２燃料流路２８は、第２ニードル１０が開方向に付勢されるように、第２ニードル１０の先端側へ燃料を導く。
【００４０】
また、ノズル１によれば、第１燃料流路１６と第２燃料流路２８とは、第１ニードル９の内周面と第２ニードル１０の外周面とで形成されるニードル間流路２９、および第１ニードル９の外周側と第１ニードル９の内周側とを連通するように設けられた第１ニードル貫通流路３０により、常に連通している。
【００４１】
つまり、第１ニードル９の先端と後端との間で、第１ニードル９を径方向に貫通するように第１ニードル貫通流路３０が設けられている。さらに、第１ニードル９の内周面と第２ニードル１０の外周面とでニードル間流路２９を形成するため、第１ニードル９の内周面は、第１ニードル貫通流路３０よりも先端側の一部が、第１ニードル貫通流路３０から先端部に至るまで外周側に窪められている。
【００４２】
このため、第２燃料流路２８には、ニードル間流路２９および第１ニードル貫通流路３０を介して第１燃料流路１６から燃料が常に導かれ、この燃料により第２ニードル１０は常に開方向に付勢されている。そして、後記する第２背圧室３１の燃料の圧力（第２背圧）が低下して第２ニードル１０を閉方向に付勢する付勢力が低減すると、開方向への付勢力の方が強くなり第２ニードル１０がリフトする。この結果、第２シート部２７がシート面２０から離座して第２噴孔２６が開放され、第２噴孔２６を通じて気筒内に燃料が噴射される。つまり、第１ニードル９がリフトしていなくても、第２背圧を低下させて第２ニードル１０のみをリフトさせ、第２噴孔２６を開放することができる。
【００４３】
また、第２ニードル１０の後端部は、ボディ１１に摺接して第２背圧室３１を形成する。この第２背圧室３１は、第２ニードル１０を閉方向に付勢する燃料が流出入する燃料室であり、第１背圧室２１とは別に形成され、先端側を第２ニードル１０の後端部に封鎖され、第２ニードル１０の後端面およびボディ１１の内壁面で形成されている。
【００４４】
また、第２背圧室３１は、入口絞り３２を介して第１燃料流路１６から燃料が流入し、出口絞り３３を介して燃料が流出するように形成される。これにより、出口絞り３３から燃料が流出すると、第２背圧が低減するので、第２ニードル１０を閉方向に付勢する付勢力が低減する。この結果、上記のように第２ニードル１０がリフトし、第２噴孔２６を通じて気筒内に燃料が噴射される。
【００４５】
また、出口絞り３３からの燃料の流出が止まると、入口絞り３２からの燃料の流入により第２背圧が増大するので、第２ニードル１０を閉方向に付勢する付勢力が増大する。この結果、第２ニードル１０が下降し、第２シート部２７がシート面２０に着座して第２噴孔２６が閉鎖される。これにより、第２噴孔２６を通じての燃料噴射が停止される。
【００４６】
第１背圧操作機構３は、第１背圧室２１の出口絞り２３を開閉する第１弁体３５、通電を受けて磁気吸引力を発生し第１弁体３５を開方向に変位させる第１ソレノイドコイル３６、第１弁体３５を閉方向に付勢する第１リターンスプリング３７により構成される。そして、第１ソレノイドコイル３６が通電を受けて第１弁体３５が開方向に変位することで、第１背圧室２１から燃料が流出して第１背圧が低減する。また、第１ソレノイドコイル３６への通電が停止されて第１弁体３５が閉方向に変位することで、第１背圧室２１からの燃料の流出が停止して第１背圧が増大する。
【００４７】
第２背圧操作機構４は、第２背圧室３１の出口絞り３３を開閉する第２弁体３９、通電を受けて磁気吸引力を発生し第２弁体３９を開方向に変位させる第２ソレノイドコイル４０、第２弁体３９を閉方向に付勢する第２リターンスプリング４１により構成される。そして、第２ソレノイドコイル４０が通電を受けて第２弁体３９が開方向に変位することで、第２背圧室３１から燃料が流出して第２背圧が低減する。また、第２ソレノイドコイル４０への通電が停止されて第２弁体３９が閉方向に変位することで、第２背圧室３１からの燃料の流出が停止して第２背圧が増大する。
【００４８】
そして、第１、第２背圧操作機構３、４は、気筒ごとにノズル１と一体となってインジェクタ６を構成する。また、第１、第２ソレノイドコイル３６、４０への通電は、ＥＣＵ５からの指令に応じて断続される。
【００４９】
ＥＣＵ５は、第１、第２ソレノイドコイル３６、４０等へ給電するための各種の駆動回路（図示せず）と、これらの駆動回路に制御信号を出力する周知構造のマイコン（図示せず）とを含んで構成され、第１、第２背圧操作機構３、４等を制御する制御手段として機能する。
【００５０】
マイコンは、制御処理および演算処理を行うＣＰＵ、各種のプログラムおよびデータを記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶回路、入力回路、出力回路等により構成される。そして、マイコンは、エンジンの運転状態を検出する各種センサから入力される検出値に応じて、第１、第２背圧操作機構３、４等を制御するための指令値を算出し、これらの指令値に基づく制御信号を合成して駆動回路に出力する。
【００５１】
例えば、マイコンは、エンジンの運転状態に応じて第１、第２ソレノイドコイル３６、４０に通電を開始する時期、および第１、第２ソレノイドコイル３６、４０に通電する期間を指令値として算出し、これらの指令値に基づく制御信号を合成して駆動回路に出力する。
【００５２】
また、マイコンは、第１噴孔１４のみから燃料が噴射される期間、つまり、エンジン運転中に第２噴孔２６が閉鎖されている期間が、所定時間よりも長くなったときに、第２背圧操作機構４に指令して第２ニードル１０をリフトさせる。つまり、マイコンは、エンジン運転中に第２噴孔２６が閉鎖されている期間が、所定時間よりも長くなったときに、第２ソレノイドコイル４０へ通電するための指令値（すなわち、第２ソレノイドコイル４０に通電を開始する時期の指令値、および第２ソレノイドコイル４０に通電する期間の指令値）を算出し、これらの指令値に基づく制御信号を合成して駆動回路に出力する。
【００５３】
〔参考例１の作用１〕
参考例１のノズル１および燃料噴射装置２の作用を、図２ないし図４を用いて説明する。まず、第１噴孔１４のみが開放されて燃料が噴射される場合の作用を、図２を用いて説明する。
まず、時間ｔ１において、第１ソレノイドコイル３６への通電が開始すると、第１弁体３５が開方向へ変位する。これにより、第１背圧室２１からの燃料の流出が始まり、第１背圧が低減を開始する。
【００５４】
そして、時間ｔ２において、第１ニードル９に作用する開方向の付勢力（第１開弁付勢力：主に、第１ニードル９の先端側の第１燃料流路１６における燃料による付勢力）が、第１ニードル９に作用する閉方向の付勢力（第１閉弁付勢力：主に、第１背圧による付勢力＋第１スプリング１２による付勢力）よりも強くなり、第１ニードル９がリフトを開始するとともに、第１噴孔１４からの燃料の噴射率（第１噴射率）が上昇を開始する（以下、第１ニードル９がリフトを開始するときの第１背圧を第１開弁値と呼ぶ）。
【００５５】
やがて、時間ｔ３において、第１ソレノイドコイル３６への通電が停止すると、第１弁体３５が閉方向へ変位する。これにより、第１背圧室２１からの燃料の流出が止まり、第１背圧が増大し始める。
【００５６】
そして、時間ｔ４において、第１閉弁付勢力が第１開弁付勢力よりも強くなり、第１ニードル９が下降を開始するとともに、第１噴射率が低下を開始する。その後、第１シート部１９がシート面２０に着座して第１噴孔１４が閉鎖され、第１噴射率がゼロになる（以下、第１ニードル９が下降を開始するときの第１背圧を第１閉弁値と呼ぶ）。
【００５７】
〔参考例１の作用２〕
次に、エンジン運転中に第２噴孔２６が閉鎖されている期間が、所定時間よりも長くなり、第２噴孔２６のみが開放されて燃料が噴射される場合の作用を、図３を用いて説明する。
まず、時間ｔ１’において、第２ソレノイドコイル４０への通電が開始すると、第２弁体３９が開方向へ変位する。これにより、第２背圧室３１からの燃料の流出が始まり、第２背圧が低減を開始する。
【００５８】
そして、時間ｔ２’において、第２ニードル１０に作用する開方向の付勢力（第２開弁付勢力：主に、第２ニードル１０の先端側の第２燃料流路２８における燃料による付勢力）が、第２ニードル１０に作用する閉方向の付勢力（第２閉弁付勢力：主に、第２背圧による付勢力＋第２スプリング１３による付勢力）よりも強くなり、第２ニードル１０がリフトを開始するとともに、第２噴孔２６からの燃料の噴射率（第２噴射率）が上昇を開始する（以下、第２ニードル１０がリフトを開始するときの第２背圧を第２開弁値と呼ぶ）。
【００５９】
やがて、時間ｔ３’において、第２ソレノイドコイル４０への通電が停止すると、第２弁体３９が閉方向へ変位する。これにより、第２背圧室３１からの燃料の流出が止まり、第２背圧が増大し始める。
【００６０】
そして、時間ｔ４’において、第２閉弁付勢力が第２開弁付勢力よりも強くなり、第２ニードル１０が下降を開始するとともに、第２噴射率が低下を開始する。その後、第２シート部２７がシート面２０に着座して第２噴孔２６が閉鎖され、第２噴射率がゼロになる（以下、第２ニードル１０が下降を開始するときの第２背圧を第２閉弁値と呼ぶ）。
【００６１】
〔参考例１の作用３〕
次に、第１、第２噴孔１４、２６の両方が開放されて燃料が噴射される場合の作用を、図４を用いて説明する。ここで、噴射量が多い場合には、エンジン運転中に第２噴孔２６が閉鎖されている期間の長短にかかわらず、第１、第２噴孔１４、２６の両方が開放される。また、噴射量が少ない場合でも、第１、第２噴孔１４、２６の両方を開放することもできる。
【００６２】
まず、時間ｔ１において、第１ソレノイドコイル３６への通電が開始すると、第１弁体３５が開方向へ変位する。これにより、第１背圧室２１からの燃料の流出が始まり、第１背圧が低減を開始する。そして、時間ｔ２において、第１背圧が第１開弁値まで低減すると、第１ニードル９がリフトを開始するとともに、第１噴射率が上昇を開始する。
【００６３】
次に、時間ｔ１’において、第２ソレノイドコイル４０への通電が開始すると、第２弁体３９が開方向へ変位する。これにより、第２背圧室３１からの燃料の流出が始まり、第２背圧が低減を開始する。そして、時間ｔ２’において、第２背圧が第２開弁値まで低減すると、第２ニードル１０がリフトを開始するとともに、第２噴射率が上昇を開始する。
【００６４】
やがて、時間ｔ３において、第１、第２ソレノイドコイル３６、４０の両方への通電が停止すると、第１、第２弁体３５、３９が両方とも閉方向へ変位する。これにより、第１、第２背圧室２１、３１からの燃料の流出が止まり、第１、第２背圧が増大し始める。
【００６５】
そして、時間ｔ４’において、第２背圧が第２閉弁値まで増大し、第２ニードル１０が下降を開始するとともに、第２噴射率が低下を開始する。さらに、時間ｔ４において、第１背圧が第１閉弁値まで増大し、第１ニードル９が下降を開始するとともに、第１噴射率が低下を開始する。その後、第１、第２シート部１９、２７が両方ともシート面２０に着座して第１、第２噴孔１４、２６が閉鎖され、第１、第２噴射率が両方ともゼロになる。
【００６６】
〔参考例１の効果〕
参考例１のノズル１によれば、第１燃料流路１６と第２燃料流路２８とが常に連通している。つまり、第１噴孔１４のみが開放されていたり、第２噴孔２６のみが開放されている場合のみならず、第１、第２噴孔１４、２６が両方とも開放されている場合や、第１、第２噴孔１４、２６が両方とも閉鎖されている場合にも、第１燃料流路１６と第２燃料流路２８とが連通している。
これにより、第１ニードル９がリフトしなくても、常に、第２ニードル１０の先端側に、第１ニードル９の先端側に導かれる燃料と略同一の圧力の燃料が導かれる。このため、第１ニードル９に対するのと同様に、第２ニードル１０に対しても常に開方向に付勢力を及ぼすことができるので、要求される噴射量が少ないときでも、第２ニードル１０をリフトさせて第２噴孔２６から燃料を噴射することができる。この結果、第２噴孔２６の内壁や外部開口周縁に、デポジットが堆積するのを防止したり、堆積したデポジットを除去したりすることができる。
【００６７】
また、ノズル１には、第１ニードル９を閉方向に付勢する燃料が流出入する第１背圧室２１と、第１背圧室２１とは別に形成され、第２ニードル１０を閉方向に付勢する燃料が流出入する第２背圧室３１とが形成されている。
これにより、第２背圧を操作することで第２ニードル１０を単独でリフトさせることが可能になる。このため、要求される噴射量が少ないときでも、第２背圧を操作することで第２噴孔２６から燃料を噴射することができる。
【００６８】
さらに、ノズル１によれば、第１背圧は第１ニードル９にのみ軸方向に作用し、第２背圧は第２ニードル１０にのみ軸方向に作用する。
これにより、第１ニードル９のリフトと、第２ニードル１０のリフトとを完全に独立して制御することができる。このため、第１噴射率と第２噴射率とを合計した全噴射率の推移特性を自在に操作することができる。したがって、例えば、第２シート部２７のシート面２０への着座と第１シート部１９のシート面２０への着座との間に時間差が生じないように、全噴射率の推移特性を操作することができる。
【００６９】
また、第１燃料流路１６と第２燃料流路２８とは、第１ニードル９の内周面と第２ニードル１０の外周面とで形成されるニードル間流路２９、および第１ニードル９の外周側と第１ニードル９の内周側とを連通するように設けられた第１ニードル貫通流路３０により、常に連通している。
これにより、第１燃料流路１６と第２燃料流路２８とを簡便に連通させることができる。
【００７０】
また、ＥＣＵ５のマイコンは、エンジン運転中に第２噴孔２６が閉鎖されている期間が、所定時間よりも長くなったときに、第２背圧操作機構４に指令して第２ニードル１０をリフトさせる。
これにより、第２噴孔２６の内壁や外部開口周縁にデポジットが堆積したか否かの判断を簡便に行って、デポジットの堆積を防止したり、堆積したデポジットを除去したりすることができる。
【００７１】
〔参考例２の構成〕
参考例２のノズル１および燃料噴射装置２の構成を、図５を用いて説明する。
まず、参考例２の燃料噴射装置２は、ノズル１と、後記する背圧室５２の燃料の圧力（背圧）を増減する背圧操作機構４３と、後記する中間室５６の燃料の圧力（中間圧）を増減する中間圧操作機構４４と、背圧、中間圧操作機構４３、４４に指令を与えるＥＣＵ５とを備える。
【００７２】
また、参考例２のノズル１によれば、第１ニードル９は、第１噴孔１４を開閉する第１本体部４６と、第１本体部４６の後端側に設けられ、内周側の中空が第１本体部４６よりも径小、かつ後端側に貫通するように形成された第１後端部４７とを有する。また、第２ニードル１０は、第１本体部４６の内周側の中空に摺動自在に収容され、第２噴孔２６を開閉する第２本体部４９と、第２本体部４９の後端側に設けられ、第１後端部４７の内周側の中空に摺動自在に収容される第２後端部５０とを有する。
【００７３】
そして、第１、第２後端部４７、５０の後端側に、第１、第２ニードル９、１０を閉方向に付勢する燃料が流出入する背圧室５２が形成され、この背圧室５２に、第２後端部５０が突出している。つまり、背圧室５２は、先端側を第１、第２後端部４７、５０に封鎖され、第１後端部４７の後端面、第２後端部５０の後端面および外周面、ならびにボディ１１の内壁面で形成されている。
【００７４】
また、背圧室５２は、入口絞り５３を介して第１燃料流路１６から燃料が流入し、出口絞り５４を介して燃料が流出するように形成される。これにより、出口絞り５４から燃料が流出すると、背圧が低減するので、第１、第２ニードル９、１０を閉方向に付勢する付勢力が低減する。また、出口絞り５４からの燃料の流出が止まると、入口絞り５３からの燃料の流入により背圧が増大するので、第１、第２ニードル９、１０を閉方向に付勢する付勢力が増大する。
【００７５】
さらに、第２本体部４９と第１後端部４７との間には、背圧室５２とは別に、第２ニードル１０を閉方向に付勢する燃料が流出入する中間室５６が形成されている。この中間室５６は、先端側を第２本体部４９に封鎖され、後端側を第２後端部５０に封鎖され、第２本体部４９の後端面、第２後端部５０の外周面、第１本体部４６の内周面、および第１後端部４７の先端面で形成されている。このため、中間室５６の燃料は、第２ニードル１０を閉方向に付勢すると同時に、第１ニードル９を開方向に付勢する。
【００７６】
また、中間室５６は、第１本体部４６の内周側と第１本体部４６の外周側とを貫通して設けられた中間室流入路５７および中間室流出路５８を介して燃料が流出入するように形成される。また、ボディ１１には、中間室流入路５７および中間室流出路５８との間で燃料を流出入させるための燃料室５９が環状かつ溝状に設けられ、内周側を第１ニードル９により封鎖されている。そして、この燃料室５９は、入口絞り６０を介して第１燃料流路１６から燃料が流入し、出口絞り６１を介して燃料が流出するように形成される。
【００７７】
これにより、出口絞り６１から燃料が流出すると、中間圧が低減するので、第２ニードル１０を閉方向に付勢する付勢力が低減するとともに、第１ニードル９を開方向に付勢する付勢力が低減する。また、出口絞り６１からの燃料の流出が止まると、入口絞り６０からの燃料の流入により中間圧が増大するので、第２ニードル１０を閉方向に付勢する付勢力が増大するとともに、第１ニードル９を開方向に付勢する付勢力が増大する。
【００７８】
ここで、第１、第２ニードル９、１０における背圧の軸方向の受圧面積、第１、第２ニードル９、１０における中間圧の軸方向の受圧面積、第１、第２スプリング１２、１３の付勢力、第１、第２ニードル９、１０の先端側における燃料圧力の受圧面積等の設計条件は、以下のような動作が可能となるように決められている。すなわち、中間圧のみを低減させても第２ニードル１０がリフトせず、さらに背圧を低減させたときに第２ニードル１０が第１ニードル９よりも先にリフトするように、設計条件が決められている。
【００７９】
これにより、中間圧を低減させた状態において背圧を低減させることで、第１ニードル９よりも先に第２ニードル１０をリフトさせたり、第２ニードル１０を単独でリフトさせることができる。また、中間圧を低減させない状態において背圧を低減させることで、従来どおり、第１ニードル９を先にリフトさせたり、第１ニードル９を単独でリフトさせることができる。
【００８０】
なお、中間室流入路５７、中間室流出路５８、および燃料室５９は、第１、第２ニードル９、１０が軸方向に変位しても、中間室流入路５７の内周側、外周側開口部、および中間室流出路５８の内周側、外周側開口部の開口面積が変化しないように設けられている。さらに、燃料室５９が環状に設けられているので、第１ニードル９がボディ１１内で回動しても、中間室流入路５７および中間室流出路５８の外周側開口部の開口面積は変化しない。
【００８１】
背圧操作機構４３は、背圧室５２の出口絞り５４を開閉する主弁体６４、通電を受けて磁気吸引力を発生し主弁体６４を開方向に変位させる主ソレノイドコイル６５、主弁体６４を閉方向に付勢する主リターンスプリング６６により構成される。そして、主ソレノイドコイル６５が通電を受けて主弁体６４が開方向に変位することで、背圧室５２から燃料が流出して背圧が低減する。また、主ソレノイドコイル６５への通電が停止されて主弁体６４が閉方向に変位することで、背圧室５２からの燃料の流出が停止して背圧が増大する。
【００８２】
中間圧操作機構４４は、燃料室５９の出口絞り６１を開閉する中間弁体６８、通電を受けて磁気吸引力を発生し中間弁体６８を開方向に変位させる中間ソレノイドコイル６９、中間弁体６８を閉方向に付勢する中間リターンスプリング７０により構成される。そして、中間ソレノイドコイル６９が通電を受けて中間弁体６８が開方向に変位することで、中間室５６および燃料室５９から燃料が流出して中間圧が低減する。また、中間ソレノイドコイル６９への通電が停止されて中間弁体６８が閉方向に変位することで、中間室５６および燃料室５９からの燃料の流出が停止して中間圧が増大する。
【００８３】
そして、背圧操作機構４３は、気筒ごとにノズル１と一体となってインジェクタ６を構成し、中間圧操作機構４４は、全てのインジェクタ６に共通化され、インジェクタ６とは別体に設けられる。つまり、参考例２の燃料噴射装置２は、エンジンの気筒数分のインジェクタ６に対し、１つの中間圧操作機構４４を備える。また、主ソレノイドコイル６５および中間ソレノイドコイル６９への通電は、ＥＣＵ５からの指令に応じて断続される。
【００８４】
ＥＣＵ５は、主ソレノイドコイル６５および中間ソレノイドコイル６９等へ給電するための各種の駆動回路と、これらの駆動回路に制御信号を出力する周知構造のマイコンとを含んで構成され、背圧、中間圧操作機構４３、４４等を制御する制御手段として機能する。
【００８５】
マイコンは、背圧、中間圧操作機構４３、４４等を制御するための指令値を算出し、これらの指令値に基づく制御信号を合成して駆動回路に出力する。例えば、マイコンは、エンジンの運転状態に応じて主ソレノイドコイル６５および中間ソレノイドコイル６９に通電を開始する時期、および主ソレノイドコイル６５および中間ソレノイドコイル６９に通電する期間を指令値として算出し、これらの指令値に基づく制御信号を合成して駆動回路に出力する。
【００８６】
また、マイコンは、エンジン運転中に第２噴孔２６が閉鎖されている期間が、所定時間よりも長くなったときに、中間圧操作機構４４に指令して中間圧を低減させ、その後に背圧操作機構４３に指令して背圧を低減させて第２ニードル１０をリフトさせる。つまり、マイコンは、エンジン運転中に第２噴孔２６が閉鎖されている期間が、所定時間よりも長くなったときに、中間ソレノイドコイル６９へ通電するための指令値（すなわち、中間ソレノイドコイル６９に通電を開始する時期の指令値、および中間ソレノイドコイル６９に通電する期間の指令値）を算出し、これらの指令値に基づく制御信号を合成して駆動回路に出力する。
【００８７】
〔参考例２の作用１〕
参考例２のノズル１および燃料噴射装置２の作用を、図６ないし図８を用いて説明する。まず、要求される噴射量が少ない場合に、中間圧を低減させない状態で背圧を低減させることで、従来どおり、第１ニードル９を単独でリフトさせることができる。このように第１ニードル９を単独でリフトさせる場合の作用を、図６および図７を用いて説明する。
【００８８】
なお、図６は、第１、第２ニードル９、１０の軸方向に作用する燃料による付勢力を示すものである。そして、Ｆ１は、背圧室５２の燃料が第１ニードル９に及ぼす付勢力（第１背圧付勢力）であり、Ｆ２は、第１ニードル９の先端側の燃料が第１ニードル９に及ぼす付勢力（第１先端側付勢力）であり、Ｆ３は、中間室５６の燃料が第１ニードル９に及ぼす付勢力（第１中間付勢力）である。また、Ｆ４は、背圧室５２の燃料が第２ニードル１０に及ぼす付勢力（第２背圧付勢力）であり、Ｆ５は、第２ニードル１０の先端側の燃料が第２ニードル１０に及ぼす付勢力（第２先端側付勢力）であり、Ｆ６は、中間室５６の燃料が第２ニードル１０に及ぼす付勢力（第２中間付勢力）である。
【００８９】
そして、第１ニードル９に作用する燃料による付勢力について、第１背圧付勢力Ｆ１は、閉方向に作用し、第１先端側付勢力Ｆ２および第１中間付勢力Ｆ３は、開方向に作用する。また、第２ニードル１０に作用する燃料による付勢力について、第２背圧付勢力Ｆ４および第２中間付勢力Ｆ６は、閉方向に作用し、第２先端側付勢力Ｆ５は、開方向に作用する。
【００９０】
つまり、第１ニードル９について、第１背圧付勢力Ｆ１は、第１スプリング１２による付勢力（第１スプリング力）Ｆｓ１等とともに第１閉弁付勢力をなし、第１先端側付勢力Ｆ２および第１中間付勢力Ｆ３等は、第１開弁付勢力をなす。また、第２ニードル１０について、第２背圧付勢力Ｆ４および第２中間圧付勢力Ｆ６は、第２スプリング１３による付勢力（第２スプリング力）Ｆｓ２等とともに第２閉弁付勢力をなし、第２先端側付勢力Ｆ５等は、第２開弁付勢力をなす（以下、第１閉弁付勢力Ｆ１＋Ｆｓ１、第１開弁付勢力Ｆ２＋Ｆ３、第２閉弁付勢力Ｆ４＋Ｆ６＋Ｆｓ２、第２開弁付勢力Ｆ５と表記する）。
以下、図７に示すタイムチャートを用いて作用を説明する。
【００９１】
まず、時間ｔ５において、主ソレノイドコイル６５への通電が開始すると、主弁体６４が開方向へ変位する。これにより、背圧室５２からの燃料の流出が始まり背圧が低減を開始する。また、中間ソレノイドコイル６９は通電を受けておらず、中間弁体６８は開方向へ変位していないので、中間室５６からは燃料が流出されず中間圧は低減しない。なお、背圧室５２および中間室５６は両方とも第１燃料流路１６から燃料が流入するため、時間ｔ５以前の背圧および中間圧は、互いに等しい。
【００９２】
そして、背圧が低減すると第１、第２背圧付勢力Ｆ１、Ｆ４が弱くなる一方、中間圧は低減しないため第１、第２中間付勢力Ｆ３、Ｆ６は同じ強さで推移する。また、第１、第２先端側付勢力Ｆ２、Ｆ５も同じ強さで推移する。このため、第１、第２開弁付勢力Ｆ２＋Ｆ３、Ｆ５は同じ強さで推移する一方、第１、第２閉弁付勢力Ｆ１＋Ｆｓ１、Ｆ４＋Ｆ６＋Ｆｓ２は弱くなる。
【００９３】
このため、時間ｔ６において、第１閉弁付勢力Ｆ１＋Ｆｓ１が第１開弁付勢力Ｆ２＋Ｆ３よりも弱くなり、第１ニードル９がリフトを開始するとともに、第１噴射率が上昇を開始する。なお、第２閉弁付勢力Ｆ４＋Ｆ６＋Ｆｓ２が第２開弁付勢力Ｆ５より弱くなる前に、背圧が低減を停止するため、第２ニードル１０はリフトせず、第２噴孔２６は閉鎖されたままとなる。
【００９４】
やがて、時間ｔ７において、主ソレノイドコイル６５への通電が停止すると、主弁体６４が閉方向へ変位する。これにより、背圧室５２からの燃料の流出が止まり、背圧が増大し始める。
【００９５】
そして、時間ｔ８において、第１閉弁付勢力Ｆ１＋Ｆｓ１が第１開弁付勢力Ｆ２＋Ｆ３よりも強くなり、第１ニードル９が下降を開始するとともに、第１噴射率が低下を開始する。その後、第１シート部１９がシート面２０に着座して第１噴孔１４が閉鎖され、第１噴射率がゼロになる。
【００９６】
〔参考例２の作用２〕
次に、要求される噴射量が少ない場合に、中間圧を低減させた状態で背圧を低減させることで、第２ニードル１０を単独でリフトさせることができる。このように第２ニードル１０を単独でリフトさせる場合の作用を、図８を用いて説明する。
なお、この場合には中間圧が低減しているため、第１開弁付勢力Ｆ２＋Ｆ３および第２閉弁付勢力Ｆ４＋Ｆ６＋Ｆｓ２は、中間圧が低減していない場合に比べて全体的に弱くなる。
【００９７】
まず、時間ｔ５’において、主ソレノイドコイル６５への通電が開始すると、主弁体６４が開方向へ変位する。これにより、背圧室５２からの燃料の流出が始まり背圧が低減を開始する。また、中間ソレノイドコイル６９は、すでにＥＣＵ５からの指令により通電を受け、中間弁体６８は開方向へ変位しているので、中間室５６からは燃料が流出しており中間圧は低減した状態を維持する。
【００９８】
そして、背圧が低減すると第１、第２背圧付勢力Ｆ１、Ｆ４が弱くなる一方、中間圧は低減した状態のままで変化しないため、第１、第２中間付勢力Ｆ３、Ｆ６は同じ強さで推移する。また、第１、第２先端側付勢力Ｆ２、Ｆ５も同じ強さで推移する。このため、第１、第２開弁付勢力Ｆ２＋Ｆ３、Ｆ５は同じ強さで推移する一方、第１、第２閉弁付勢力Ｆ１＋Ｆｓ１、Ｆ４＋Ｆ６＋Ｆｓ２は弱くなる。
【００９９】
このため、時間ｔ６’において、第２閉弁付勢力Ｆ４＋Ｆ６＋Ｆｓ２が第２開弁付勢力Ｆ５よりも弱くなり、第２ニードル１０がリフトを開始するとともに、第２噴射率が上昇を開始する。なお、第１閉弁付勢力Ｆ１＋Ｆｓ１が第１開弁付勢力Ｆ２＋Ｆ３より弱くなる前に、背圧が低減を停止するため、第１ニードル９はリフトせず、第１噴孔１４は閉鎖されたままとなる。
【０１００】
やがて、時間ｔ７’において、主ソレノイドコイル６５への通電が停止すると、主弁体６４が閉方向へ変位する。これにより、背圧室５２からの燃料の流出が止まり、背圧が増大し始める。
【０１０１】
そして、時間ｔ８’において、第２閉弁付勢力Ｆ４＋Ｆ６＋Ｆｓ２が第２開弁付勢力Ｆ５よりも強くなり、第２ニードル１０が下降を開始するとともに、第２噴射率が低下を開始する。その後、第２シート部２７がシート面２０に着座して第２噴孔２６が閉鎖され、第２噴射率がゼロになる。
【０１０２】
〔参考例２の効果〕
参考例２のノズル１によれば、第１、第２ニードル９、１０を閉方向に付勢する燃料が流出入する背圧室５２と、背圧室５２とは別に形成され、第２ニードル１０を閉方向に付勢する燃料が流出入する中間室５６とが形成されている。
【０１０３】
これにより、第２ニードル１０は、背圧と中間圧とを個別に受けることができる。このため、中間圧のみを低減させても第２ニードル１０がリフトせず、さらに背圧を低減させたときに第２ニードル１０が第１ニードル９よりも先にリフトするように、背圧の受圧面積や中間圧の受圧面積等の設計条件を決めることができる。
【０１０４】
この結果、中間圧を増減する中間圧操作機構４４を全てのノズル１について、共通化することができる。このため、要求される噴射量が少ないときでも、第２噴孔２６から燃料を噴射することができるとともに、ノズル１の内部における燃料の圧力を操作する機構の数を削減することができる。
【０１０５】
また、ノズル１によれば、第１ニードル９は、第１噴孔１４を開閉する第１本体部４６と、第１本体部４６の後端側に設けられ、内周側の中空が第１本体部４６よりも径小、かつ後端側に貫通するように形成された第１後端部４７とを有し、第２ニードル１０は、第１本体部４６の内周側の中空に摺動自在に収容され、第２噴孔２６を開閉する第２本体部４９と、第２本体部４９の後端側に設けられ、第１後端部４７の内周側の中空に摺動自在に収容される第２後端部５０とを有する。そして、中間室５６は第２本体部４９と第１後端部４７との間に形成される。
【０１０６】
これにより、中間圧は、第１ニードル９に対し開方向に作用し、第２ニードル１０に対し閉方向に作用する。このため、中間圧を低減すれば、第１ニードル９はリフトしにくくなり、第２ニードル１０はリフトしやすくなる。したがって、中間圧を低減した後に背圧を低減すれば、第２噴孔２６を、第１噴孔１４よりも先に開放させることができる。
【０１０７】
〔参考例３の構成〕
参考例３のノズル１および燃料噴射装置２の構成を、図９を用いて説明する。
まず、参考例３の燃料噴射装置２は、参考例２の燃料噴射装置２と同様に、ノズル１と背圧操作機構４３と中間圧操作機構４４とＥＣＵ５とを備える。
【０１０８】
また、参考例３のノズル１によれば、第１後端部４７の内周側の中空が第１本体部４６の内周側の中空よりも径大に形成されている。このため、中間室５６は、第１本体部４６と第２後端部５０との間に形成され、中間室５６の燃料は、第２ニードル１０を開方向に付勢するとともに第１ニードル９を閉方向に付勢する。
【０１０９】
したがって、出口絞り６１から燃料が流出し中間圧が低減すると、第２ニードル１０を開方向に付勢する付勢力が低減するとともに、第１ニードル９を閉方向に付勢する付勢力が低減する。また、出口絞り６１からの燃料の流出が止まり入口絞り６０からの燃料の流入により中間圧が増大すると、第２ニードル１０を開方向に付勢する付勢力が増大するとともに、第１ニードル９を閉方向に付勢する付勢力が増大する。
【０１１０】
ここで、第１、第２ニードル９、１０における背圧の軸方向の受圧面積、第１、第２ニードル９、１０における中間圧の軸方向の受圧面積、第１、第２スプリング１２、１３の付勢力、第１、第２ニードル９、１０の先端側における燃料圧力の受圧面積等の設計条件は、以下のような動作が可能となるように決められている。すなわち、中間圧のみを増大させても第２ニードル１０がリフトせず、さらに背圧を低減させたときに第２ニードル１０が第１ニードル９よりも先にリフトするように、設計条件が決められている。
【０１１１】
これにより、中間圧を増大させた状態において背圧を低減させることで、第１ニードル９よりも先に第２ニードル１０をリフトさせたり、第２ニードル１０を単独でリフトさせることができる。また、中間圧を増大させない状態において背圧を低減させることで、従来どおり、第１ニードル９を先にリフトさせたり、第１ニードル９を単独でリフトさせることができる。
【０１１２】
なお、参考例２の燃料噴射装置２と同様に、背圧操作機構４３は、気筒ごとにノズル１と一体となってインジェクタ６を構成し、中間圧操作機構４４は、全てのインジェクタ６に共通化され、インジェクタ６とは別体に設けられる。つまり、参考例３の燃料噴射装置２は、エンジンの気筒数分のインジェクタ６に対し、１つの中間圧操作機構４４を備える。
【０１１３】
〔参考例３の効果〕
参考例３のノズル１によれば、第１後端部４７の内周側の中空が第１本体部４６の内周側の中空よりも径大に形成されている。このため、中間室５６は、第１本体部４６と第２後端部５０との間に形成され、中間室５６の燃料は、第２ニードル１０を開方向に付勢するとともに第１ニードル９を閉方向に付勢する。
これにより、中間圧を増大すれば、第１ニードル９はリフトしにくくなり、第２ニードル１０はリフトしやすくなる。したがって、この手段によれば、中間圧を増大した後に背圧を低減すれば、第２噴孔２６を、第１噴孔１４よりも先に開放させることができる。
【０１１４】
〔実施例１の構成〕
実施例１のインジェクタ６の構成を、図１０を用いて説明する。なお、実施例１のインジェクタ６を構成するノズル１は参考例１のノズル１であり、第１、第２背圧操作機構３、４は、参考例１と同様の機能を具備する。そして、実施例１のインジェクタ６によれば、第１、第２背圧操作機構３、４は、軸方向に直列に配置されている。すなわち、軸方向に先端から後端に向かい、ノズル１、第２背圧操作機構４、第１背圧操作機構３が順次組み込まれてインジェクタ６が構成されている。
【０１１５】
実施例１の第１背圧操作機構３によれば、第１弁体３５は、先端に設けられ出口絞り２３を開閉する第１弁部７２と、後端に設けられ第１ソレノイドコイル３６への通電により磁気吸引される第１アーマチャ部７３と、第１アーマチャ部７３と第１弁部７２とを連結する第１中間胴部７４とを有する。また、第１ソレノイドコイル３６は、第１アーマチャ部７３の後端側に配置され、第１リターンスプリング３７は、第１ソレノイドコイル３６の内周側に配置される。
【０１１６】
なお、第１弁部７２、第１アーマチャ部７３および第１リターンスプリング３７は、それぞれ第１弁室７５、第１アーマチャ室７６および第１スプリング室７７に収容されている。また、第１弁室７５、第１アーマチャ室７６および第１スプリング室７７は、各々、インジェクタ６内の燃料をインジェクタ６の外部に導く燃料通路８０と常に連通している。
【０１１７】
そして、第１アーマチャ部７３が磁気吸引され第１弁部７２が出口絞り２３を開放すると、第１背圧室２１から第１弁室７５に燃料が流出して第１背圧が低下する。また第１弁室７５に流入した燃料は、燃料通路８０を介してインジェクタ６の外部に流出する。
【０１１８】
実施例１の第２背圧操作機構４によれば、第２弁体３９は、先端に設けられ出口絞り３３を開閉する第２弁部８２と、後端に設けられ第２ソレノイドコイル４０への通電により磁気吸引される第２アーマチャ部８３と、第２アーマチャ部８３と第２弁部８２とを連結する第２中間胴部８４とを有する。また、第２ソレノイドコイル４０は、第２アーマチャ部８３の後端側に配置され、第２リターンスプリング４１は、第２ソレノイドコイル４０の内周側に配置される。
【０１１９】
なお、第２弁部８２、第２アーマチャ部８３および第２リターンスプリング４１は、それぞれ第２弁室８５、第２アーマチャ室８６および第２スプリング室８７に収容されている。また、第２弁室８５、第２アーマチャ室８６および第２スプリング室８７は燃料通路８０と常に連通している。
【０１２０】
そして、第２アーマチャ部８３が磁気吸引され第２弁部８２が出口絞り３３を開放すると、第２背圧室３１から第２弁室８５に燃料が流出して第２背圧が低下する。また、第２弁室８５に流入した燃料は、燃料通路８０を介してインジェクタ６の外部に流出する。
【０１２１】
〔実施例１の効果〕
実施例１のインジェクタ６によれば、第１、第２背圧操作機構３、４は、軸方向に直列に配置されている。
これにより、従来型のアクチュエータを、大幅に改造することなく第１、第２背圧操作機構３、４として、２個、軸方向に直列配置することにより、インジェクタ６を構成できる。つまり、従来型のアクチュエータを大幅に改良することなく、インジェクタ６を容易に組み立てることができる。
【０１２２】
〔実施例２の構成〕
実施例２のインジェクタ６の構成を、図１１を用いて説明する。なお、実施例２のインジェクタ６を構成するノズル１は参考例１のノズル１であり、第１、第２背圧操作機構３、４は、参考例１と同様の機能を具備する。そして、実施例２のインジェクタ６によれば、第１、第２背圧操作機構３、４は、軸方向に並列に配置されている。すなわち、ノズル１の後端側に第１、第２背圧操作機構３、４が並列に組み込まれてインジェクタ６が構成されている。
【０１２３】
実施例２の第１、第２背圧操作機構３、４によれば、第１、第２弁部７２、８２は、共通の弁室８９に収容され、第１、第２アーマチャ部７３、８３は、共通のアーマチャ室９０に収容されている。そして、弁室８９、アーマチャ室９０および第１、第２スプリング室７７、８７は、各々、燃料通路８０と常に連通している。
また、第１、第２ソレノイドコイル３６、４０は、軸方向の断面形状が楕円環状である。
【０１２４】
そして、第１アーマチャ部７３が磁気吸引され第１弁部７２が出口絞り２３を開放すると、第１背圧室２１から弁室８９に燃料が流出し、第２アーマチャ部８３が磁気吸引され第２弁部８２が出口絞り３３を開放すると、第２背圧室３１から弁室８９に燃料が流出する。弁室８９に流入した燃料は、燃料通路８０を介してインジェクタ６の外部に流出する。
【０１２５】
〔実施例２の効果〕
実施例２のインジェクタ６によれば、第１、第２背圧操作機構３、４は、軸方向に並列に配置されている。
これにより、ノズル１を備えるインジェクタ６を、軸方向の寸法が従来品と略同一となるように組み立てることができる。
【０１２６】
また、第１、第２ソレノイドコイル３６、４０は、軸方向の断面形状が楕円環状である。
これにより、第１、第２ソレノイドコイル３６、４０を形成する導線を長くすることができるので、第１、第２アーマチャ部７３、８３に作用する磁気吸引力を強化できる。
【０１２７】
〔実施例３の構成〕
実施例３のインジェクタ６の構成を、図１２を用いて説明する。なお、実施例３のインジェクタ６を構成するノズル１は参考例１のノズル１であり、第１、第２背圧操作機構３、４は、参考例１と同様の機能を具備する。そして、実施例３のインジェクタ６によれば、第１弁体３５が筒状に設けられ、第２弁体３９が第１弁体３５の内周に摺動自在に配置されている。また、第１ソレノイドコイル３６が、第２ソレノイドコイル４０よりも先端側に配置されている。
【０１２８】
つまり、第１弁体３５は、軸方向に貫通する貫通穴を有し、この貫通穴に第２中間胴部８４の先端側の部分および第２弁部８２を収容する。そして、第２中間胴部８４の後端側の部分および第２アーマチャ部８３は、第１アーマチャ部７３の後端側に突出している。また、第２弁部８２の径は貫通穴の径よりも小さく、第２中間胴部８４の先端側の部分は、軸心を挟んで対称的に、かつ軸心に平行に２つの平坦面９２が設けられている。そして、この平坦面９２と第１弁体３５の内周面とにより燃料通路９３が形成されている。
【０１２９】
また、実施例３の第１弁体３５によれば、第１中間胴部７４の先端に円環状の溝９４が設けられ、この第１中間胴部７４の先端が第１弁部７２をなし、第１、第２弁部７２、８２は、共通の弁室８９に収容されている。そして、弁室８９、第１、第２アーマチャ室７６、８６および第２スプリング室８７は、各々、燃料通路８０と常に連通している。また、第１スプリング室７７は、第１アーマチャ室７６と連通しており、第１アーマチャ室７６を介して燃料通路８０と連通している。
【０１３０】
そして、第２アーマチャ部８３のみが磁気吸引され第２弁部８２が出口絞り３３を開放すると、第２背圧室３１の燃料は、燃料通路９３を介して第１スプリング室７７に流入し、さらに第１スプリング室７７から第１アーマチャ室７６に燃料が流入し、燃料通路８０を介してインジェクタ６の外部に流出する。また、第１アーマチャ部７３のみが磁気吸引され第１弁部７２が出口絞り２３を開放すると、第１背圧室２１の燃料は、弁室８９に流入し燃料通路８０を介してインジェクタ６の外部に流出する。
【０１３１】
〔実施例３の効果〕
実施例３のインジェクタ６によれば、第１弁体３５が筒状に設けられ、第２弁体３９が第１弁体３５の内周に摺動自在に配置されている。
これにより、参考例１のノズル１を備えるインジェクタ６を、軸方向の寸法が従来品と略同一となるように組み立てることができる。また、第１、第２弁体３５、３９は、互いに摺動自在に組み込まれるため同軸度が安定する。
【０１３２】
また、第１ソレノイドコイル３６は、第２ソレノイドコイル４０よりも先端側に配置されている。
これにより、第１、第２弁体３５、３９を、確実に個別に駆動することができる。
【０１３３】
〔変形例〕
実施例１のインジェクタ６によれば、第２背圧操作機構４が第１背圧操作機構３の先端側に配置されていたが、第１背圧操作機構３を第２背圧操作機構４の先端側に配置してもよい。
また、実施例３のインジェクタ６によれば、第１弁体３５が筒状に設けられ、第２弁体３９が第１弁体３５の内周に摺動自在に配置されていたが、第２弁体３９を筒状に設け、第１弁体３５を第２弁体３９の内周に摺動自在に配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】燃料噴射ノズルおよび燃料噴射装置の構成図である（参考例１）。
【図２】燃料噴射ノズルおよび燃料噴射装置の作用を示すタイムチャートである（参考例１）。
【図３】燃料噴射ノズルおよび燃料噴射装置の作用を示すタイムチャートである（参考例１）。
【図４】燃料噴射ノズルおよび燃料噴射装置の作用を示すタイムチャートである（参考例１）。
【図５】燃料噴射ノズルおよび燃料噴射装置の構成図である（参考例２）。
【図６】（ａ）は第１ニードルに作用する燃料による付勢力を示す説明図であり、（ｂ）は第２ニードルに作用する燃料による付勢力を示す説明図である（参考例２）。
【図７】燃料噴射ノズルおよび燃料噴射装置の作用を示すタイムチャートである（参考例２）。
【図８】燃料噴射ノズルおよび燃料噴射装置の作用を示すタイムチャートである（参考例２）。
【図９】燃料噴射ノズルおよび燃料噴射装置の構成図である（参考例３）。
【図１０】（ａ）はインジェクタの構成図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である（実施例１）。
【図１１】（ａ）はインジェクタの構成図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である（実施例２）。
【図１２】（ａ）はインジェクタの構成図であり、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＥ−Ｅ断面図である（実施例３）。
【符号の説明】
【０１３５】
２  燃料噴射装置
３  第１背圧操作機構
４  第２背圧操作機構
５  ＥＣＵ（制御手段）
６  インジェクタ
９  第１ニードル
１０  第２ニードル
１１  ボディ
１４  第１噴孔
１６  第１燃料流路
２１  第１背圧室
２６  第２噴孔
２８  第２燃料流路
２９  ニードル間流路
３０  第１ニードル貫通流路
３１  第２背圧室
３５  第１弁体
３６  第１ソレノイドコイル
３９  第２弁体
４０  第２ソレノイドコイル
【図１】
0004535037.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004535037.tif 000008
【図８】
0004535037.tif 000009
【図９】
0004535037.tif 000010
【図１０】
0004535037.tif 000011
【図１１】
0004535037.tif 000012
【図１２】
0004535037.tif 000013